A finales del 2023, en la COP28, se concluyó que para limitar el calentamiento global a 1,5ºC es necesaria: “una transición sin energías fósiles en los sistemas energéticos, de manera justa, equitativa y ordenada (…).” Por primera vez en la historia de las cumbres climáticas, se incluía el objetivo de acabar con los combustibles fósiles en un texto final. Esto, aún tiene más mérito teniendo en cuenta que la COP28 se hospedaba en Dubái (un potente petroestado). El horizonte energético que se está dibujando es pues “verde” intenso.

Los caminos para alcanzar a este objetivo son múltiples y abarcan desde cambios de hábitos de los ciudadanos, pasando por la eficiencia energética, cambios tecnológicos, electrificación de los usos y, por supuesto, descarbonización de la electricidad. Si nos centramos en esta última vía, las energías renovables – electricidad generada a partir de fuentes naturales como el viento, el sol, la biomasa…- adquieren un protagonismo creciente.

Estas fuentes renovables representan la mejor manera de minimizar el impacto negativo a largo plazo de las emisiones de CO₂ sobre el medio ambiente y son parte esencial de la solución para el objetivo NetZero 2050. Sin embargo, nuestro nivel tecnológico actual no nos proporciona fuentes renovables lo suficientemente continuas (la energía solar o del viento son por principio interrumpibles) o potentes como para proporcionar el 100% de la electricidad demandada. Mas aun, considerando que la demanda de la electricidad será creciente con la continua transferencia de otros usos energéticos hacia la electricidad.

La energía nuclear utilizada para la producción de electricidad es continua y gestionable, además no emite CO₂. ¿La energía nuclear podría considerarse energía verde? Este artículo propone explorar el papel de la energía nuclear en el futuro energético.

Las fuentes de energía por emisiones de gases de efecto invernadero – Fuente: Our world in data

La división en cadena de núcleos de átomo en dos o en átomos más pequeños, llamado proceso de fisión, es la reacción que permite la liberación de energía térmica. Transformada, se convierte en energía mecánica, y ésta en energía eléctrica. El funcionamiento de las centrales nucleares es análogo al de las centrales térmicas convencionales (gas, carbón o fuel) a diferencia del combustible empleado y de las emisiones de CO₂ muy bajas en el caso de las centrales nucleares. Por ahí todo va bien. Por el contrario, no hay que olvidar los problemas inherentes a esta tecnología: costes de inversión muy elevados, riesgos relativos a los accidentes de explotación (radiaciones no controladas) y el tratamiento de los residuos nucleares radioactivos.

Principales problemas de la energía nuclear

Durante toda la historia de la energía nuclear, el desarrollo del uso civil ha estado asociado al desarrollo del armamento nuclear. El Tratado de No Proliferación Nuclear (1970) fue firmado para apoyar el desarrollo de la tecnología de los reactores nucleares sin difundir la tecnología de las armas nucleares. Sin embargo, podemos ver que han fracasado los esfuerzos de no proliferación ya que cinco países han creado la bomba nuclear usando la tecnología y materiales derivados de las plantas nucleares.

En términos financieros, la construcción de las centrales nucleares representa una inversión importante: los costes oscilan entre 4.000 y 6.000 millones de euros según la Sociedad Nuclear Española. La variación se debe a la gestión del proyecto, reglamentación, localización, diseño de la central… además, hay que tener en cuenta el tiempo de construcción y los retrasos de calendarios; impactan considerablemente la inversión inicial, como es el caso actualmente con los nuevos EPRs. Este reactor europeo de agua a presión (EPR) de tercera generación es un PWR (Pressurized Water Reactor) generalmente de 1600 MW. Se trata de un diseño evolutivo que garantiza la continuidad en el dominio de la tecnología PWR, minimizando el riesgo. Cuenta con robustos sistemas de mitigación contra accidentes y mayor seguridad radiactiva para los trabajadores. Sin embargo, ¡las primeras experiencias de construcción de los nuevos EPRs no son buenas porque han costado muy caro! En Francia, el EPR de Flamanville está en construcción desde 2007, con un sobrecoste 5 veces mayor al inicial y un retraso de entrada en servicio de 12 años…

Duración prevista de las obras en Flamanville y evolución del coste, en una fecha precisa – Fuente: Le Monde

El combustible nuclear gastado es extremadamente radiactivo y difícil de gestionar, ya que los residuos sólo pierden sus efectos nocivos después de decenas de miles de años. Y aunque el combustible gastado de una planta tradicional de uranio puede volver a procesarse para crear combustible refinado de plutonio, no hay plantas activas de plutonio disponibles. La otra opción es enterrar los residuos. Sin embargo, es difícil, por un lado, encontrar un lugar que pueda almacenar de forma segura (para al menos 5 mil años) unos residuos tan radiactivos y nocivos. Por otro lado, los gobiernos parece que no se toman suficientemente en serio la búsqueda de soluciones al problema debido a la importante inversión necesaria para construir este tipo de infraestructuras. En cualquier caso, la industria nuclear defiende que mientras los residuos de alta radioactividad estén confinados y controlados, no es necesario disponer de una solución definitiva, que ya llegará.

En los casi 70 años que llevamos utilizando la energía nuclear, se han producido 33 accidentes graves de reactores nucleares en todo el mundo, aunque solo 2 de ellos de nivel 7 en la escala INES. Con liberación masiva de material nuclear (Chernóbil y Fukushima). Teniendo en cuenta que se han construido otras centrales nucleares durante este tiempo para alcanzar un total de 422 reactores en operación en 2023. Habría que concluir que, aunque el riesgo no es nulo, parece que los niveles de seguridad del nuclear son bastante elevados. Esto no es un consuelo cuando se consideran las implicaciones de un accidente nuclear grave. El parque nuclear en explotación hoy en día tiene una edad media de 35 años, lo que tampoco ayuda a que nos sintamos más seguros.

La energía nuclear ¿una solución?

A pesar de estos inconvenientes, la tecnología nuclear civil también tiene sus ventajas. Proporciona continuidad de suministro energético. Permite la diversificación en el origen de la fuente primaria de energía – el combustible nuclear, al contrario que el petróleo o gas, se encuentra en numerosos países en el mundo -. Permite la independencia energética de un país. Y todo esto a un precio unitario contenido (aunque en los últimos desarrollos especialmente de los EPR, esto parece menos cierto).

De esta forma, muchos países han optado incluir una fuerte componente nuclear, con EE.UU. que contabiliza 93 reactores nucleares operativos o China a la cabeza de 55 reactores nucleares. El caso francés es singular y su parque nuclear es responsable del 70% de la producción de electricidad (contando con 56 reactores de generación II), lo que hace de Francia uno de los países con menor contenido de emisiones en su electricidad. Otros la incluyen en proporciones más o menos homeopáticas: España (20%) o Reino Unido (15%).

Así, estos países invierten en el desarrollo a largo plazo de la energía nuclear. En Francia, en febrero 2022, Macron, anunció el plan nuclear nacional: construcción de 6 EPR2, y otros 8 adicionales además de la extensión de la vida operativa de la flota actual hasta los 60 años. En China, el gobierno prevé construir 150 nuevos reactores en los próximos 15 años. En Reino Unido, se fijó alcanzar un objetivo del 25% de electricidad basada en fuentes nucleares en 2050, frente al 15% actual. El Organismo Internacional de Energía Atómica prevé, en el caso alto, que la capacidad de generación eléctrica nuclear “aumente en torno a un 24% para 2030 y aumente en torno a un 140% para 2050 en comparación con la capacidad de 2022”[1].

Tecnologías alternativas

El sector cuenta con avances potenciales en materia de nuevas tecnologías; los SMR (Small Modular Reactor) y EPR (European Pressurized Water Reactor). El futuro de la energía nuclear depende en gran parte de estas tecnologías que podrán tener un rol central en el horizonte energético de los próximos años.

Un reactor modular pequeño (SMR) es un reactor nuclear de fisión con una capacidad de generación de energía inferior a 300 megavatios. Con un tamaño que oscila entre 1/3 y 1/4 del de una central nuclear tradicional, los SMR presentan diseños compactos y simplificados con características de seguridad avanzadas. Ya existen proyectos de SMR comerciales, como el de NuScale, aprobado por la comisión reguladora estadounidense. Los SMR presentan una ventaja considerable de posibilidad de combinación con las energías renovables e incrementar su eficiencia en un sistema energético híbrido. La competitividad económica de esta tecnología y la seguridad deberán hacer sus pruebas en la práctica.

Tamaño de un SMR en comparación con una planta nuclear tradicional – Fuente: Idaho National Laboratory

El objetivo actual es alcanzar la neutralidad carbono en el 2050. Ninguna fuente de energía es 100% verde, pero la energía nuclear y las renovables son una combinación para la lucha contra el cambio climático y para deshacerse de la dependencia a los combustibles fósiles. La energía nuclear crea debate: inversiones, seguridad, tratamiento de los residuos y armas nucleares. Sin embargo, las nuevas tecnologías ofrecen una nueva oportunidad de eficiencia, hibridación y control de los procesos. La energía nuclear precisa tener un papel en este periodo de transición.

Diego Marroquín & Céline Haya Sauvage

[1] IAEA, “Energy, Electricity and Nuclear Power Estimates for the Period up to 2050”, 2023